(57)【要約】  本発明の制御装置は、ＣＮＧとガソリンとを切り替えて使用可能な内燃機関に適用され、互いに異なる２つの運転領域の一方にＣＮＧが、他方にガソリンがそれぞれ使用燃料として対応付けられている。制御装置は、ＣＮＧを使用燃料とするＣＮＧモードに対して空燃比インバランス検査を行うべき検査実行要求が有り（Ｓ１）、ガソリンが使用燃料として対応付けられた運転領域（ＡＲ２）で運転中であり（Ｓ２）、かつ、ガソリンを使用燃料とするガソリンモードの実行中であるとき（Ｓ３）は、例外的に内燃機関の使用燃料をガソリンからＣＮＧへ切り替えてから空燃比インバランス検査を行う（Ｓ６、Ｓ７）。
2011111164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の燃料を切り替えて使用可能な内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転領域毎に使用すべき使用燃料が対応づけられた情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記情報に基づいて使用燃料を切り替える燃料切替手段と、前記運転領域の異同により検査精度が変わる特性を有する検査を、前記使用燃料が互いに異なる運転モードのそれぞれに対して行う検査手段と、を備え、
前記燃料切替手段は、前記検査手段が前記検査を行う場合、いずれの前記運転モードに対しても同レベルの検査精度を確保できるように、前記情報が対応付ける前記運転領域と前記使用燃料との対応関係に関わりなく前記使用燃料を切り替える、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記複数種類の燃料として、第１燃料及び第２燃料が設けられており、
前記情報には、前記使用燃料として、第１運転領域に対して前記第１燃料が、第２運転領域に対して前記第２燃料がそれぞれ対応付けられており、
前記検査は、前記第１運転領域の下で行われる場合の検査精度が前記第２運転領域の下で行われる場合の検査精度よりも低い特性を有し、
前記燃料切替手段は、前記第１燃料を使用した運転モードに対して前記検査手段が前記検査を行うべき場合に、前記第２運転領域で前記第２燃料を使用した運転モードの実行中であるときは前記使用燃料を前記第２燃料から前記第１燃料へ切り替える、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第１燃料は、前記第２燃料に比べて燃焼後の有害成分の排出量が少ない燃料であり、
前記第１運転領域は、前記第２運転領域に比べて有害成分の浄化性能が低い運転領域である、請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１燃料として圧縮天然ガスが設けられ、前記第２燃料として炭化水素系液体燃料が設けられている、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、複数の気筒を備えており、
前記検査手段は、前記検査として、前記気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出する処理を実行する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、前記第１燃料と前記第２燃料とを混合した混合燃料を使用可能に構成されており、
前記第１燃料を使用した運転モードに対して前記検査手段が前記検査を行うべき場合に、前記第２運転領域で前記第２燃料を使用した運転モードの実行中でかつ前記第１燃料の使用を制限すべきときは、前記使用燃料が前記混合燃料へ変更されるように前記内燃機関を制御する制限時制御手段と、
前記制限時制御手段にて前記混合燃料を使用した運転モードに前記内燃機関が制御されている状態で、当該運転モードに対して前記検査手段が前記検査を行った検査結果と、前記第２燃料を使用した運転モードに対する検査結果とを比較することにより、前記第１燃料を使用した運転モードに対する検査結果を推定する検査結果推定手段と、
を更に備える請求項２に記載の制御装置。
【請求項７】
前記複数種類の燃料として、圧縮天然ガス及び炭化水素系液体燃料が設けられており、
前記内燃機関は、複数の気筒を備えるとともに、前記使用燃料を前記気筒毎に切り替え可能に構成されており、
前記検査手段は、前記検査として、前記気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出するとともに、前記ばらつきの異常を検出した場合に空燃比がリーン側又はリッチ側にずれている異常気筒を特定する処理を実行し、
全ての前記気筒で前記圧縮天然ガスを前記使用燃料として使用した運転モードの実行中に前記検査手段が前記異常を検出した場合、空燃比がリーン側にずれている前記異常気筒に対しては前記炭化水素系液体燃料が付加され、かつ空燃比がリッチ側にずれている前記異常気筒に対しては前記使用燃料が前記圧縮天然ガスから前記炭化水素系液体燃料に切り替えられるように、前記内燃機関を制御する燃焼制御手段を更に備える、請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
前記燃焼制御手段は、前記異常気筒に対する前記炭化水素系液体燃料の付加及び前記使用燃料の切り替えの少なくとも一つを実行しても前記異常が改善しない場合、全ての前記気筒に対して前記使用燃料が前記圧縮天然ガスから前記炭化水素系液体燃料へ切り替えられるように前記内燃機関を制御する、請求項７に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の燃料を切り替えて使用可能な内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数種類の燃料を状況に応じて切り替えて使用可能な内燃機関や複数種類の燃料の混合比を変化させて使用可能な内燃機関は広く知られている。このような内燃機関の制御装置として、燃焼状態が不適正となったことをセンサで検出し、不適正な燃焼状態から適正な燃焼状態に変化するように燃料の混合比又は点火時期を変化させるものが知られている（特許文献１）。その他、複数種類の燃料を切り替えて使用する内燃機関としては、排気中の大気汚染物質が高濃度になりやすいと判定した場合には大気汚染物質の少ない燃料に切り替えるものが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１２０３８６号公報
【特許文献２】特開２００６−２６６１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
使用燃料を切り替える内燃機関の場合は運転領域毎に使用すべき使用燃料が対応付けられており、その対応関係に基づいて使用燃料の切り替えが行われる。こうした内燃機関に対して使用燃料毎に検査を行う場合、検査精度が運転領域に左右されない特性を持つ検査であれば使用燃料が互いに異なる運転モードのそれぞれに対して適正な検査精度を確保できる。しかしながら、運転領域の異同により検査精度が変わる特性を持つ検査の場合には検査精度が内燃機関の運転領域に依存するので、特定の使用燃料を用いた運転モードに対する検査精度が他の運転モードに対して低下する場合がある。そのため、使用燃料が互いに異なる運転モードのそれぞれに対して適正な検査精度が確保された検査を行うことができないおそれがある。【０００５】
そこで、本発明は、複数種類の燃料を切り替えて使用可能な内燃機関に対して使用燃料毎に検査を行う場合に使用燃料が互いに異なる運転モードのそれぞれに対して適正な検査精度を確保することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の制御装置は、複数種類の燃料を切り替えて使用可能な内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の運転領域毎に使用すべき使用燃料が対応づけられた情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段が記憶する前記情報に基づいて使用燃料を切り替える燃料切替手段と、前記運転領域の異同により検査精度が変わる特性を有する検査を、前記使用燃料が互いに異なる運転モードのそれぞれに対して行う検査手段と、を備え、前記燃料切替手段は、前記検査手段が前記検査を行う場合、いずれの前記運転モードに対しても同レベルの検査精度を確保できるように、前記情報が対応付ける前記運転領域と前記使用燃料との対応関係に関わりなく前記使用燃料を切り替えるものである。【０００７】
この制御装置によれば、予め定められた運転領域と使用燃料との対応関係に基づいて使用燃料が切り替えられる内燃機関に対して検査が行われる場合、使用燃料が互いに異なる運転モードのそれぞれに対して同レベルの検査精度を確保できるように運転領域と使用燃料との対応関係に関わりなく例外的に使用燃料が切り替えられる。そのため、適正な検査精度を確保することが困難な運転領域に対応付けられた特定の使用燃料に対する検査を、そのような運転領域で行う必要がない。従って、特定の使用燃料に対する検査の検査精度が低下することを回避できるから、各運転モードに対して適正な検査精度が確保された検査を行うことができる。【０００８】
本発明の制御装置の一態様においては、前記複数種類の燃料として、第１燃料及び第２燃料が設けられており、前記情報には、前記使用燃料として、第１運転領域に対して前記第１燃料が、第２運転領域に対して前記第２燃料がそれぞれ対応付けられており、前記検査は、前記第１運転領域の下で行われる場合の検査精度が前記第２運転領域の下で行われる場合の検査精度よりも低い特性を有し、前記燃料切替手段は、前記第１燃料を使用した運転モードに対して前記検査手段が前記検査を行うべき場合に、前記第２運転領域で前記第２燃料を使用した運転モードの実行中であるときは前記使用燃料を前記第２燃料から前記第１燃料へ切り替えてもよい。この態様によれば、第１運転領域に第１燃料が対応付けられた情報に関わりなく、第１燃料を使用した運転モードに対して検査をすべき場合には第２運転領域の下で使用燃料が第２燃料から第１燃料へ切り替えられる。その結果、第１燃料を使用した運転モードに対する検査が第２運転領域の下で行われることになる。そのため、第１燃料を使用した運転モードに対する検査の検査精度が低下することがない。従って、第１燃料を使用した運転モード及び第２燃料を使用した運転モードのそれぞれに対して同レベルの検査精度が確保された検査を行うことができる。【０００９】
第１燃料及び第２燃料は互いに種類が異なるものであればどのような燃料であってもよいし、これらの燃料が対応付けられる運転領域はどのような運転領域でもよい。例えば、前記第１燃料は、前記第２燃料に比べて燃焼後の有害成分の排出量が少ない燃料であり、前記第１運転領域は、前記第２運転領域に比べて有害成分の浄化性能が低い運転領域であってもよい。有害成分の浄化性能が低い運転領域は、例えば内燃機関の機関温度が十分に高まる前の始動時や排気浄化触媒の未活性時であり内燃機関の運転状態が不安定な領域である。このような領域で第１燃料を使用すれば有害成分の排出量を削減できる。そして、第１燃料を使用した運転モードに対する検査は有害成分の浄化性能が高い安定した第２運転領域の下で行われるため検査精度が低下することを回避できる。こうした性質に適合する第１燃料及び第２燃料としては種々のバリエーションが存在するが、例えば、前記第１燃料として圧縮天然ガスが設けられ、前記第２燃料として炭化水素系液体燃料が設けられてもよい。【００１０】
運転領域の異同により検査精度が変わる検査としては、例えば、内燃機関の所定のクランク角毎に要する時間や角速度等の物理量を一定期間測定して、その物理量の変動状況から異常を検出する検査がある。このような検査は、内燃機関の運転状態が不安定であると物理量の正確な変動状況の測定が困難になるため検査精度が悪化する。具体的には、内燃機関の失火検査がこのような検査に該当する。また、本発明の制御装置の一態様として、前記内燃機関は、複数の気筒を備えており、前記検査手段は、前記検査として、前記気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出する処理を実行してもよい。空燃比のばらつきの異常を検出する検査についても、失火検査と同様に所定のクランク角毎に要する時間や角速度等の物理量の変動状況を把握するものであるので内燃機関の運転領域の異同によって検査精度が変化する。【００１１】
本発明の制御装置の一態様において、前記内燃機関は、前記第１燃料と前記第２燃料とを混合した混合燃料を使用可能に構成されており、前記第１燃料を使用した運転モードに対して前記検査手段が前記検査を行うべき場合に、前記第２運転領域で前記第２燃料を使用した運転モードの実行中でかつ前記第１燃料の使用を制限すべきときは、前記使用燃料が前記混合燃料へ変更されるように前記内燃機関を制御する制限時制御手段と、前記制限時制御手段にて前記混合燃料を使用した運転モードに前記内燃機関が制御されている状態で、当該運転モードに対して前記検査手段が前記検査を行った検査結果と、前記第２燃料を使用した運転モードに対する検査結果とを比較することにより、前記第１燃料を使用した運転モードに対する検査結果を推定する検査結果推定手段と、を更に備えてもよい。この態様によれば、第１燃料と第２燃料とを混合した混合燃料を使用した運転モードに対する検査結果から第１燃料を使用した運転モードに対する検査結果を推定できる。従って、第１燃料の使用制限を守って第１燃料の消費量を抑えつつ、全気筒の使用燃料を第２燃料から第１燃料に切り替えて検査を行う場合と同等の結果を得ることができる。【００１２】
本発明の制御装置の一態様においては、前記複数種類の燃料として、圧縮天然ガス及び炭化水素系液体燃料が設けられており、前記内燃機関は、複数の気筒を備えるとともに、前記使用燃料を前記気筒毎に切り替え可能に構成されており、前記検査手段は、前記検査として、前記気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出するとともに、前記ばらつきの異常を検出した場合に空燃比がリーン側又はリッチ側にずれている異常気筒を特定する処理を実行し、全ての前記気筒で前記圧縮天然ガスを前記使用燃料として使用した運転モードの実行中に前記検査手段が前記異常を検出した場合、空燃比がリーン側にずれている前記異常気筒に対しては前記炭化水素系液体燃料が付加され、かつ空燃比がリッチ側にずれている前記異常気筒に対しては前記使用燃料が前記圧縮天然ガスから前記炭化水素系液体燃料に切り替えられるように、前記内燃機関を制御する燃焼制御手段を更に備えてもよい。気筒間のばらつきの異常が検出されたときに全気筒の使用燃料を単に切り替えただけでは、異常検出後に炭化水素系液体燃料だけを使用することになるため航続距離が短くなる。この態様によれば、検査手段にて気筒間の空燃比のばらつきの異常が検出された場合、全気筒の使用燃料を切り替えずに異常気筒に対して燃料の付加又は使用燃料の切り替えが行われるため操作対象が限られる。従って、圧縮天然ガスの使用をできる限り続行させて航続距離を伸ばしつつ気筒間のばらつきの異常を改善できる。【００１３】
この態様において、前記燃焼制御手段は、前記異常気筒に対する前記炭化水素系液体燃料の付加及び前記使用燃料の切り替えの少なくとも一つを実行しても前記異常が改善しない場合、全ての前記気筒に対して前記使用燃料が前記圧縮天然ガスから前記炭化水素系液体燃料へ切り替えられるように前記内燃機関を制御してもよい。この場合には、全気筒の使用燃料が圧縮天然ガスから炭化水素系液体燃料に切り替えられるので、気筒間のばらつきの異常を改善することが容易になる。なお、炭化水素系液体燃料としてはガソリン、軽油、アルコール又はガソリンとアルコールとの混合燃料等がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の形態に係る制御装置が適用された内燃機関の要部を示した図。
【図２】使用燃料マップの一例を視覚的に示した概念図。
【図３】空燃比インバランス検査の検査方法を説明する説明図。
【図４】第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図５】第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【図６】図５の制御ルーチンと並行して実行される第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る制御装置が適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関１は４つの気筒（図１では一つ）２を有する４気筒４サイクル型の火花点火内燃機関として構成されていて走行用動力源として車両に搭載可能である。内燃機関１は複数種類の燃料を切り替えて使用可能なバイフューエルエンジンとして構成されていて、炭化水素系ガス燃料として圧縮天然ガス（ＣＮＧ）を、炭化水素系液体燃料としてガソリンをそれぞれ使用できる。
【００１６】
内燃機関１は気筒２が形成されたシリンダブロック３と、各気筒２の開口部を塞ぐようにシリンダブロック３に取り付けられたシリンダヘッド４と、気筒２の内部に往復動可能な状態で設けられたピストン５とを備えている。各気筒２には吸気通路８と排気通路９とが接続されている。吸気通路８はシリンダヘッド４に形成されて気筒２に開口する吸気ポート１０を有し、排気通路９はシリンダヘッド４に形成されて気筒２に開口する排気ポート１１を有している。吸気ポート１０は吸気バルブ１３により、排気ポート１１は排気バルブ１２によりそれぞれ開閉される。各気筒２には気筒２内に充填された燃料混合気を着火させる点火プラグ１５がその先端部を気筒２内に臨ませた状態で設けられている。
【００１７】
吸気通路８には吸入空気を濾過するエアクリーナ１７と、吸入空気量を調整するスロットルバルブ１８と、吸気の脈動を緩和するサージタンク１９と、吸気通路８内に燃料を噴射する二種類の燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂとがそれぞれ設けられている。各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂは気筒２毎に設けられている。排気通路９には排気中の有害物質を浄化するための排気浄化手段として三元触媒２１が設けられている。
【００１８】
液体燃料用の燃料噴射弁２０Ａは液体燃料経路２３を介して燃料タンク２２と接続されている。液体燃料経路２３には燃料噴射弁２０Ａに燃料タンク２２に保持された第２燃料としてのガソリンを圧送するための不図示の燃料ポンプが設けられている。ガス燃料用の燃料噴射弁２０Ｂはガス燃料経路２５を介して燃料ボンベ２４と接続されている。燃料ボンベ２４には第２燃料としてのＣＮＧが加圧された状態で充填されている。ガス燃料経路２５には、燃料ボンベ２４のＣＮＧ圧力が変化しても、燃料噴射弁２０Ｂに所定圧力のガスを圧送するための不図示のレギュレータ（圧力調整器）が設けられている。各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂは電磁駆動式の燃料噴射弁として構成されており、各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂの動作はエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）３０にて制御される。
【００１９】
ＥＣＵ３０は内燃機関１を適正に制御するためのコンピュータとして構成されている。図示を省略したが、ＥＣＵ３０は主演算装置としてのマイクロプロセッサ並びにその動作に必要なＲＯＭ及びＲＡＭ等の記憶装置や入出力ポート等の周辺装置を備えている。ＥＣＵ３０は各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂの操作による燃料噴射量や燃料の切り替えを制御する他、点火プラグ１５の操作による点火時期制御、アクセル開度に応じたスロットルバルブ１８の動作制御等を行う。内燃機関１に対する各種の制御を行うため、ＥＣＵ３０には多数のセンサからの情報が入力される。例えば、ＥＣＵ３０には、吸入空気量に応じた信号を出力するエアフローメータ３１、内燃機関１の回転数（回転速度）に応じた信号を出力するクランク角センサ３２及び空燃比に応じた信号を出力する酸素濃度センサ３３がそれぞれ接続されている。
【００２０】
ＥＣＵ３０が行う制御は多岐に亘るが、ここでは本発明に関連する制御について説明し、本発明との関連性の低い制御については説明を省略する。ＥＣＵ３０は燃料の切り替え要求に応じて使用燃料をＣＮＧとガソリンとの間で適宜切り替えている。使用燃料の切り替えは、内燃機関１の運転領域毎に、即ち各種の運転パラメータで定義された範囲毎に使用すべき使用燃料が対応付けられた使用燃料マップに基づいて行われている。使用燃料マップは様々な観点で作成される。例えば、排出性能の観点から定められた使用燃料マップとしては図２のようなものがある。
【００２１】
図２は使用燃料マップの一例を視覚的に示した概念図である。図示するように、使用燃料マップＭは機関温度をパラメータとした一次元のものである。この使用燃料マップＭは本発明に係る情報に相当し、このマップＭを記憶するＥＣＵ３０は本発明に係る記憶手段として機能する。使用燃料マップＭには機関温度Ｔｗに対して２つの運転領域ＡＲ１、ＡＲ２が閾値Ｔｔｈを境にして設定されている。そして、マップＭは機関温度Ｔｗが閾値Ｔｔｈ未満の運転領域ＡＲ１に対してＣＮＧを使用燃料として対応付けるとともに、機関温度Ｔｗが閾値Ｔｔｈ以上の運転領域ＡＲ２に対してガソリンを使用燃料として対応付けている。
【００２２】
閾値Ｔｔｈは内燃機関１の暖機が完了しかつ三元触媒２１が活性化したとみなし得る機関温度の下限値である。従って、閾値Ｔｔｈ未満の運転領域ＡＲ１では三元触媒２１の浄化性能が不十分である一方で、閾値Ｔｔｈ以上の運転領域ＡＲ２では三元触媒２１の浄化性能が十分に発揮される。つまり、運転領域ＡＲ１は運転領域ＡＲ２に比べて内燃機関１の浄化性能が低い。使用燃料マップＭは有害成分の排出量がガソリンよりも少ないＣＮＧを運転領域ＡＲ１に対応付けているため、マップＭに基づいて使用燃料が切り替えられることにより内燃機関１の排出性能が向上する。内燃機関１の動作点が閾値Ｔｔｈを横切るように変化する場合、ＣＮＧからガソリンへの切り替え要求又はガソリンからＣＮＧへの切り替え要求が生成される。そして、これらの切り替え要求に基づいてＥＣＵ３０は各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂを操作して使用燃料を切り替えている。なお、排出性能の観点から定められた使用燃料マップＭ以外にも、ＥＣＵ３０には出力要求や燃費性能等の諸観点から定められた各種の使用燃料マップが準備されているがここでは説明を省略する。
【００２３】
また、ＥＣＵ３０は、安全性を確保する観点から、内燃機関１の各種の異常を診断して運転者等のユーザに報知する車載式故障診断システム（ＯＢＤ）としての機能も有している。ＥＣＵ３０が診断する項目は多岐に亘るが、本発明に関連する診断項目としては気筒間の空燃比のばらつきを原因とした燃焼異常や失火を原因とした燃焼異常等がある。また、燃焼異常以外の診断項目としては、三元触媒２１の劣化や酸素濃度センサ３３の故障等の補機類の異常も診断される。これらの異常診断の基礎となる検査をＥＣＵ３０が検査手段として行う場合、その検査は内燃機関１の運転状態と密接に関連する。つまり、これらの検査は内燃機関１の運転中に行われるものであるので、内燃機関１の運転状態が不安定であればその際に行われる検査結果も不安定になり検査精度が悪化する。図２のマップＭに基づく使用燃料の切り替えを行う場合、運転領域ＡＲ１は暖機未了の状態で機関温度が暖機後よりも低いため、内燃機関１の運転状態が不安定になり易い。そのため、マップＭが特定する対応関係に従って、使用燃料が互いに相違する運転モードのそれぞれに対して検査を行った場合には、運転領域ＡＲ１に対応付けられたＣＮＧを使用燃料とした運転モードに対する検査精度がガソリンを使用燃料とした運転モードに対する検査精度よりも低下する事態を招く。
【００２４】
ＥＣＵ３０が行う検査の一例として、気筒間の空燃比のばらつきを検査する空燃比インバランス検査について説明する。図３は空燃比インバランス検査の検査方法を説明する説明図である。図示するように、ＥＣＵ３０は所定のクランク角（例えば３０度）の回転に要する時間をクランク角センサ３２の出力信号に基づいて逐次計測する。この時間を「Ｔ３０」と定義する。内燃機関１は４気筒であるので１８０度毎に各気筒２の点火時期（上死点）が順次到来する。そこで、各気筒２のＴ３０の比較基準を上死点後３０度に設定する。そして、図示するように、現在の上死点後３０度におけるＴ３０と、１点火前（１８０度前）のＴ３０との差を逐次算出する。この差をΔｔと定義する。気筒間に空燃比のばらつきがあると正常時に比べて出力の変動が大きくなる。例えば、図３の破線で示すようにある期間の出力が低下してＴ３０が他の期間よりも大きくなった場合、Δｔ３はΔｔ１やΔｔ２に比べて大きくなる。そこで、逐次算出したΔｔ１、Δｔ２…のそれぞれについて、ばらつきの許容範囲の上限値である基準値と比較し、Δｔ１、Δｔ２…のいずれかがその基準値を超えた場合に気筒間の空燃比のばらつきが発生したものと判断する。図示の例では、Δｔ１、Δｔ２は許容範囲内のばらつきであり、Δｔ３は許容範囲を超えたばらつきである。つまり、Δｔ２とΔｔ３の間に基準値が存在する。
【００２５】
このように、空燃比インバランス検査は内燃機関１の出力のばらつき具合に基づいて気筒間の空燃比のばらつきを検出するため、内燃機関１の運転状態が不安定であると出力のばらつきを発生させる他要因の影響が大きくなり検査精度が悪化する。図２に示された運転領域ＡＲ１は暖機未了の状態であるため、運転領域ＡＲ１の下で空燃比インバランス検査を行うと各気筒２の筒内温度のばらつき等の他要因が出力のばらつきに影響し、運転領域ＡＲ２の下で検査を行う場合に比べて検査精度が低下する。そこで、ＥＣＵ３０は、空燃比インバランス検査のように運転領域の異同によって検査精度が変わる特性を持つ検査を、ＣＮＧを使用燃料とする運転モード（ＣＮＧモード）及びガソリンを使用燃料とする運転モード（ガソリンモード）のそれぞれに対して行う場合、各運転モードでの検査精度が同レベルとなるように以下の制御を実行している。なお、以下の説明では空燃比インバランス検査に関して説明するが、上述した各種検査に対しても同一の制御を行うことができる。
【００２６】
図４は第１の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。この制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。ＥＣＵ３０が上述した図２のマップＭに基づく使用燃料の切り替えとともに図３の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る燃料切替手段として機能する。
【００２７】
ステップＳ１では、ＣＮＧモードに対する検査実行要求の有無を判定する。この検査実行要求は、例えば積算運転時間を基礎とした所定の頻度でＣＮＧモードに対する検査が実行されるようにＥＣＵ３０にて生成される。また、この検査実行要求の有無は、ＣＮＧモードに対する検査が既に実行されたか否かでも判断することができる。検査実行要求が有る場合はステップＳ２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終える。
【００２８】
ステップＳ２では、使用燃料としてガソリンが対応付けられた運転領域ＡＲ２（図２参照）で内燃機関１が運転されているか否かを判定する。この判定は、図４の制御ルーチンと並行して実行される使用燃料の切替制御（不図示）の処理結果を参照して行ってもよい。また、ステップＳ２で冷却水温に代表される機関温度を検出し、図２のマップＭを参照することによって運転領域ＡＲ２に該当するか否かを判定することもできる。
【００２９】
ステップＳ３では、現在の運転モードがガソリンを使用燃料とするガソリンモードであるか否かを判定する。この判定も、使用燃料の切替制御の処理結果を参照して行うことができる。現在の運転モードがガソリンモードである場合はステップＳ４に進む。内燃機関１は運転領域ＡＲ２でＣＮＧモードが実行される場合もあり得るため、ステップＳ３でガソリンモードでないと判定した場合はステップＳ８に進み、運転領域ＡＲ２の下でＣＮＧモードに対する空燃比インバランス検査を実行する。
【００３０】
ステップＳ４では、ガソリンモードに対する検査実行要求の有無を判定する。この検査実行要求もステップＳ１の場合と同様にＥＣＵ３０にて生成される。検査実行要求が有る場合はステップＳ９に進んで運転領域ＡＲ２の下でガソリンモードに対する空燃比インバランス検査を実行する。なお、ステップＳ４の判定は、ガソリンモードに対する検査が既に実行されたか否かでも判断できるため、本制御ルーチンを繰り返したときに長期間に亘りステップＳ９が実行されてステップＳ５に進めなくなる（ＣＮＧモードに対する検査が実行できない）ことを回避できる。一方、検査実行要求が無い場合はステップＳ５に進む。
【００３１】
ステップＳ５では、ＣＮＧの使用制限要求があるか否かを判定する。この使用制限要求は例えばＣＮＧの残量が不足した場合等、ＣＮＧの消費を低減することが望ましいと考えるべき条件が成立した場合にＥＣＵ３０にて生成される。ＣＮＧの使用制限要求が有る場合は後述の制限時制御を行うべくステップＳ１０に進む。一方、ＣＮＧの使用制限要求が無い場合はステップＳ６に進む。
【００３２】
ステップＳ６では、内燃機関１の使用燃料がガソリンからＣＮＧへ切り替えられるように各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂを操作する。これにより、運転領域ＡＲ２に使用燃料としてガソリンが対応付けられた対応関係に関わりなく運転領域ＡＲ２でＣＮＧモードが実行されることになる。続くステップＳ７では、運転領域ＡＲ２の下でＣＮＧモードに対する空燃比インバランス検査が行われる。その後、今回のルーチンを終了する。
【００３３】
ステップＳ１０〜ステップＳ１２は、ＥＣＵ３０を本発明に係る制限時制御手段及び検査結果推定手段としてそれぞれ機能させるための処理である。ステップＳ１０ではＣＮＧの消費を低減するため、ＣＮＧとガソリンとを混合した混合燃料へ使用燃料が変更されるように内燃機関１を制御する。ＣＮＧとガソリンとの混合比は一定値でもよいし、ＣＮＧ使用制限の要求度に応じて変化させることもできる。
【００３４】
ステップＳ１１では、運転領域ＡＲ２の下で、混合燃料を使用した運転モード（混合モード）に対する空燃比インバランス検査が行われる。続くステップＳ１２では、ステップＳ１１の検査結果に基づいてＣＮＧモードに対する検査結果を推定する。その推定方法は次の通りである。まず、ガソリンモードに対する検査結果である気筒間の出力のばらつき（図３参照）を参照データとして記憶しておく。次に、ステップＳ１１の混合モードに対する検査結果（気筒間の出力のばらつき）と予め記憶しておいた参照データとを比較する。更に、ステップＳ１１の実行時におけるＣＮＧとガソリンとの混合比を考慮することにより、ステップＳ１１の検査結果に対してＣＮＧが影響を与えた寄与分を算出する。その寄与分に基づいてＣＮＧモードに対する検査結果を推定している。これにより、ＣＮＧの使用制限を守ってＣＮＧの消費量を抑えつつ、全気筒の使用燃料をガソリンからＣＮＧに切り替えて検査を行う場合と同等の結果を得ることができる。
【００３５】
第１の形態によれば、図４の制御ルーチンを実行することにより、図２のマップＭが特定する運転領域と使用燃料との対応関係に関わらずにＣＮＧモード及びガソリンモードのそれぞれに対する空燃比インバランス検査が運転領域ＡＲ２の下で行われることになる。従って、各運転モードに対する検査の検査精度が同レベルになるから、ＣＮＧモードに対する検査精度がガソリンモードに対する検査精度よりも低くなることを回避できる。これにより、ＣＮＧモードに対して適正な検査精度が確保された空燃比インバランス検査を行うことができる。
【００３６】
（第２の形態）
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の第２の形態について説明する。第２の形態は、第１の形態に係る図４の制御ルーチンとともに図５及び図６の各制御ルーチンが実行される点を除いて第１の形態と同一である。従って、第２の形態の物理的構成については図１が参照される。図５は、第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。この制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。
【００３７】
図５に示すように、ステップＳ２１では、内燃機関１の使用燃料がＣＮＧであるＣＮＧモードの実行中であるか否かを判定する。ここで判定されるＣＮＧモードは、図４の使用燃料の切り替えによって運転領域ＡＲ２の下で実行されることとなったＣＮＧモードである。ＣＮＧモードの実行中であるときはステップＳ２２に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
【００３８】
ステップＳ２２では、図４のステップＳ７及びステップＳ８による空燃比インバランス検査によって空燃比のばらつきの異常が発生したか否かを判定する。この異常が発生した場合はステップＳ２３に進み、そうでない場合は以後の処理をスキップして今回のルーチンを終了する。
【００３９】
ステップＳ２３では、内燃機関１の４つの気筒２のうち、空燃比のばらつきの異常が発生した気筒を特定する。当該異常が発生した気筒を異常気筒と呼ぶ。なお、異常気筒の数は一つであるとは限らず複数の異常気筒が特定される場合もあり得る。
【００４０】
ステップＳ２４では、異常気筒の空燃比が目標空燃比（本形態では理論空燃比）よりもリーン側にずれているか否かを判定する。空燃比のリーン側へのずれは出力の減少側の変化として現れるので、異常気筒の空燃比がリーン側にずれているか、それともリッチ側にずれているかを判別できる。異常気筒の空燃比がリーン側にずれている場合はステップＳ２５に進み、異常気筒の空燃比がリッチ側にずれている場合はステップＳ２６に進む。
【００４１】
ステップＳ２５では、ＣＮＧモードで運転中の内燃機関１の異常気筒に対してガソリンが付加されるように燃料噴射弁２０Ａが制御される。換言すれば、異常気筒に対して異種の燃料による増量補正がＥＣＵ３０によって行われる。この処理で付加されるガソリンはその量が過剰とならないように適宜に調整される。
【００４２】
ステップＳ２６では、異常気筒の使用燃料がＣＮＧからガソリンへ切り替えられるように各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂが制御される。この制御により、異常気筒にはガソリンが残りの気筒にはＣＮＧがそれぞれ供給された状態で内燃機関１が運転される。
【００４３】
ＣＮＧモードの実行中に、気筒間の空燃比ばらつきの異常が検出されたときに全気筒の使用燃料を単に切り替えただけでは、異常検出後にガソリンだけを使用することになるため航続距離が短くなる。図５の制御ルーチンによれば、気筒間のばらつきの異常が検出された場合、全気筒の使用燃料を切り替えずに異常気筒に対して燃料の付加又は使用燃料の切り替えが行われるため操作対象が限られる。従って、ＣＮＧの使用をできる限り続行させて航続距離を伸ばしつつ気筒間のばらつきの異常を改善できる。
【００４４】
但し、図５のステップＳ２５の異常気筒に対するガソリンの付加又はステップＳ２６の異常気筒に対する使用燃料の切り替えの少なくとも一つの操作を行っても異常を改善できない場合があり得る。そこで、ＥＣＵ３０は図５の制御ルーチンと並行して図６に示した制御ルーチンを実行している。
【００４５】
図６は、図５の制御ルーチンと並行して実行される第２の形態に係る制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。この制御ルーチンのプログラムはＥＣＵ３０に保持されており、適時に読み出されて所定間隔で繰り返し実行される。まず、ステップＳ３１では、図５のステップＳ２５又はステップＳ２６の操作を実行しても気筒間のばらつきの異常が未改善であるか否かを判定する。その判定の結果、異常が未改善の場合はステップＳ３２に進み、そうでない場合は処理をスキップして今回のルーチンを終える。ステップＳ３２では、全ての気筒２に対して使用燃料がＣＮＧからガソリンへ切り替えられるように各燃料噴射弁２０Ａ、２０Ｂを制御する。即ち、ＣＮＧモードからガソリンモードへ運転モードを切り替える。図６の制御ルーチンによれば、異常の改善が不十分である場合に、全気筒の使用燃料がＣＮＧからガソリンに切り替えられるので、気筒間のばらつきの異常を改善することが容易になる。
【００４６】
第２の形態において、ＥＣＵ３０が図５及び図６の制御ルーチンを実行することにより、ＥＣＵ３０は本発明に係る燃焼制御手段として機能する。
【００４７】
本発明は上記各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内において種々の形態にて実施できる。本発明の対象となる検査は、上述した空燃比インバランス検査に限らず、上述したように、失火検査、三元触媒２１に対する劣化検査、酸素濃度センサ３３の故障検査等の検査に対しても本発明を適用できる。これらの検査はいずれも内燃機関の運転中に実行されるものであり、内燃機関の運転状態が不安定になればそれだけ検査精度が悪化する。つまり、これらの検査は運転領域の異同により検査精度が変わる特性を持つ検査だからである。
【００４８】
上記各形態はガス燃料であるＣＮＧと液体燃料であるガソリンとを切り替えて使用する内燃機関を対象としたものであるが、異種の燃料を切り替える場合であれば、それら燃料がどのようなものであっても構わない。例えば、液体燃料であるガソリンと、液体燃料であるアルコール又はアルコールとガソリンとの混合燃料とを切り替えて使用する内燃機関に対しても本発明を適用可能である。また、３種類以上の燃料を切り替えて使用する内燃機関に対しても運転領域毎に使用燃料が対応付けられている限り本発明を適用することができる。
【００４９】
第２の形態は、第１の形態に係る図４の制御ルーチンとともに図５及び図６の制御ルーチンを実行するものである。即ち、第２の形態は第１の形態を前提としているが、図５及び図６の制御ルーチンを第１の形態に係る燃料の切り替えを前提とせずに単独で実施することもできる。第２の形態をこのように単独で実施した場合、その形態は以下に開示する発明１及び発明２に関する実施の形態に相当する。
【００５０】
（発明１）
複数の気筒を有し、かつ圧縮天然ガス及び炭化水素系液体燃料を前記気筒毎に切り替えて使用可能に構成された内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
前記気筒間の空燃比のばらつきの異常を検出するとともに、前記ばらつきの異常を検出した場合に空燃比がリーン側又はリッチ側にずれている異常気筒を特定する検査を行う検査手段と、全ての前記気筒で前記圧縮天然ガスを前記使用燃料として使用した運転モードの実行中に前記検査手段が前記異常を検出した場合、空燃比がリーン側にずれている前記異常気筒に対しては前記炭化水素系液体燃料が付加され、かつ空燃比がリッチ側にずれている前記異常気筒に対しては前記使用燃料が前記圧縮天然ガスから前記炭化水素系液体燃料に切り替えられるように、前記内燃機関を制御する燃焼制御手段と、を備えた内燃機関の制御装置。
【００５１】
（発明２）
発明１において、前記燃焼制御手段は、前記異常気筒に対する前記炭化水素系液体燃料の付加及び前記使用燃料の切り替えの少なくとも一つを実行しても前記異常が改善しない場合、全ての前記気筒に対して前記使用燃料が前記圧縮天然ガスから前記炭化水素系液体燃料へ切り替えられるように前記内燃機関を制御する、内燃機関の制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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